En términos generales, el mecanizado por control numérico por computadora (CNC) es una técnica de fabricación por deducción que produce piezas terminadas eliminando capas de bloques sólidos llamados piezas en bruto.Fresado CNCUno de los principales tipos de mecanizado CNC, que utiliza herramientas de corte que giran a velocidades de varios miles de revoluciones por minuto (RPM) para eliminar material con precisión hasta obtener una forma general. Además del fresado, el mecanizado CNC también puede utilizar tornos y taladros para producir piezas o funciones.
Como proceso de fabricación controlado por computadora, el mecanizado CNC produce piezas basadas en un modelo de diseño asistido por computadora (CAD), que se envía a la máquina herramienta CNC a través del software de fabricación asistida por computadora (CAM).
Las máquinas herramienta CNC operan en un número variable de ejes. El tradicional máquina CNC de tres ejes La herramienta puede cambiar el funcionamiento y las piezas de trabajo de los tres ejes lineales X, Y y Z. Esta técnica es más efectiva para piezas relativamente simples y poco profundas. Una máquina de cinco ejes La herramienta puede trabajar con tres ejes lineales y dos ejes rotatorios. Este corte más complejo y profundo permite ampliar el potencial de diseño de la pieza.
Debido a su alta precisión, alta velocidad y alto grado de automatización, el mecanizado CNC se ha convertido en uno de los procesos de fabricación sustractiva más utilizados. Uno de los usos más comunes de esta tecnología es la fabricación. prototipos de metal, ya que actualmente es uno de los métodos más eficaces para producir series pequeñas o piezas individuales. piezas metálicasEl mecanizado CNC también es altamente escalable, lo que significa que puede utilizarse para producción única y prototipos, así como para producción en lotes pequeños o grandes.
El mecanizado CNC ofrece numerosas ventajas a los fabricantes, como un alto nivel de automatización, una fiabilidad excepcional, repetibilidad y una alta precisión geométrica. El proceso también proporciona un excelente acabado superficial a las piezas y una estabilidad excepcional.
Afortunadamente, si se tienen en cuenta estas restricciones en el proceso de diseño, se pueden reducir el tiempo y el coste de producción y también se puede optimizar el proceso de fabricación.
El mecanizado CNC es un proceso de fabricación popular porque permite producir una amplia variedad de piezas, desde formas sencillas hasta estructuras complejas. Sin embargo, como toda tecnología de fabricación, el mecanizado CNC también presenta limitaciones de diseño. Las detallamos a continuación para garantizar que sus productos estén diseñados óptimamente para satisfacer nuestras capacidades de mecanizado CNC.
Al presentar un diseño de producción, es útil incluir un rango aceptable de tolerancias para las dimensiones de cada pieza. Estas tolerancias deben confirmarse para cumplir con los requisitos funcionales de cada pieza.
Si bien el mecanizado CNC puede lograr tolerancias muy estrictas, es importante recordar que las tolerancias más estrictas que nuestros estándares de servicio a menudo resultan en tiempos de producción más largos y costos más elevados.
Si no se especifica una tolerancia específica en el diseño del producto, Rapid direct mantiene una tolerancia estándar de +/- -.005 para piezas de metal y +/- .010 para piezas de plásticoSon posibles tolerancias más estrictas, aunque su implementación puede llevar más tiempo porque se debe reducir la velocidad de RPM para considerar la mayor precisión.
En el fresado CNC, es importante saber que todos los bordes o paredes verticales internos tendrán un radio, no un ángulo recto. Esto se debe a que las herramientas utilizadas en el fresado CNC son cilíndricas, lo que significa que no pueden producir bordes rectos. Este tipo de esquina se denomina filete de esquina interior.
Al diseñar piezas, tener en cuenta los filetes de las esquinas interiores puede optimizar el proceso de producción. Por ejemplo, se recomienda especificar un radio no estándar para que la herramienta corte y gire libremente sin necesidad de detenerse ni reposicionarse. Además, fresar esquinas redondeadas con radios mayores es más rápido y económico que con radios menores.
El mecanizado CNC, al igual que otros procesos de fabricación, es fundamental para garantizar que el diseño de la pieza cumpla con el espesor de pared mínimo. En general, se recomienda elegir el espesor más grueso posible y evitar paredes muy delgadas o con características especiales. Esto se debe a que las características delgadas de las herramientas CNC son propensas a vibraciones, lo que puede causar interrupciones o daños.
El espesor de pared mínimo estándar para metales mecanizados por CNC es de 0,030” (~0,76 mm) y de 0,060” (~1,5 mm) para plásticos.
Si una pieza se ha mecanizado a su tamaño y forma especificados, es posible añadir roscas mediante machos de corte, machos de conformación o fresas de roscar. Al diseñar las piezas, conviene elegir el mayor tamaño de rosca posible, ya que los machos más pequeños presentan un mayor riesgo de agrietarse durante el proceso de producción.
Si es posible, evite también las roscas profundas, ya que los agujeros profundos aumentarán los costos de producción (si se requieren herramientas personalizadas). Asimismo, usar roscas personalizadas en el diseño de la pieza puede ayudar a reducir los costos y el tiempo de producción.
En Quick Guide, ofrecemos una serie de servicios de mecanizado CNC, incluyendo uno de los procesos CNC más comunes: el fresado CNC. En el proceso de fresado CNC, se instala una pieza bruta en la máquina herramienta, donde una herramienta de corte (como una fresa frontal) gira para cortar la materia prima. Estas herramientas giran a velocidades extremadamente altas, miles de revoluciones por minuto (RPM), para eliminar el material de la pieza final.
Insista en ángulos internos redondeados: es imposible crear un ángulo interno agudo porque durante el fresado CNC se utilizan herramientas giratorias redondas.
Utilice el mayor radio posible: cuanto mayor sea la herramienta, más rápido se podrá retirar el material. Asegúrese de que el mayor radio interno posible esté integrado en el diseño para facilitar el proceso de fresado.
Se instala un material en blanco en un mandril giratorio durante el Proceso de torneado CNCCuando la herramienta fija está en funcionamiento, el mandril mueve la pieza. Los tornos CNC son ideales para producir piezas simétricas a lo largo del eje central. Suelen ser más rápidos y económicos que las fresadoras CNC.
Manténgase alejado de ángulos internos afilados: similar al fresado CNC, el torneado CNC también puede procesar filetes externos e internos.
Simétrico, pero no demasiado delgado ni demasiado largo: si una pieza está diseñada para ser demasiado larga o demasiado delgada, la rotación se volverá inestable durante el proceso de producción, lo que provocará problemas de fabricación.
Como proceso de fabricación sustractiva, el mecanizado CNC produce piezas a partir de una pieza de materia prima (metal o plástico). Este bloque se denomina pieza bruta. Independientemente del material utilizado, elegir el tamaño correcto de la pieza bruta es crucial en el proceso de producción. En general, es recomendable elegir una pieza bruta cuyo tamaño sea al menos 0,125″ (~0,3 cm) mayor que la dimensión final de la pieza para explicar la inconsistencia de la materia prima. Asimismo, se recomienda evitar usar piezas brutas demasiado grandes para minimizar el desperdicio de material.
En general, los metales con alta tenacidad son más fáciles de mecanizar porque las fresadoras CNC pueden cortarlos con mayor facilidad y alcanzar velocidades más altas. Por ejemplo, el latón es uno de los metales más fáciles de procesar gracias a su buena ductilidad. La aleación de aluminio también es muy adecuada para el mecanizado CNC gracias a su rápido tiempo de producción.
Si bien es posible procesar termoplásticos, las propiedades de los polímeros aún plantean desafíos para el procesamiento CNC. En primer lugar, debido a su baja conductividad térmica, muchos termoplásticos se funden o se doblan al entrar en contacto con fresadoras o brocas CNC. Sin embargo, para piezas que no requieren la resistencia ni la dureza del metal, los termoplásticos pueden ser una alternativa más económica.
El posprocesamiento es el paso final del proceso de mecanizado CNC. En Quick Guide, ofrecemos una amplia gama de tratamientos superficiales para completar sus piezas finales y adaptarlas a sus requisitos específicos. Cabe destacar que, en el mecanizado CNC, el posprocesamiento es opcional debido a la alta calidad de las piezas procesadas (véase "As-milled").
El anodizado ofrece a las piezas mecánicas una excelente resistencia a la corrosión, aumentando la dureza y la resistencia al desgaste de la superficie, además de disipar el calor. El anodizado es el acabado de pintura e imprimación más común, ya que proporciona un tratamiento superficial de alta calidad. La guía rápida ofrece dos tipos de anodizado: el Tipo II, resistente a la corrosión; el Tipo III, más grueso, aumenta la capa de resistencia al desgaste. Ambos procesos de anodizado permiten una amplia gama de acabados de color.
Como pulido de superficies, proporciona piezas de rotación más rápida y no requiere tratamiento posterior. El acabado superficial de las piezas rectificadas es equivalente a 125 µin Ra, y el requisito puede aumentarse a 63, 32 o 16 µin Ra. Las pequeñas marcas de la herramienta aún pueden ser visibles en la última pieza.
El recubrimiento en polvo se pulveriza directamente sobre las piezas procesadas mediante pulverización. Posteriormente, la pieza recubierta se hornea para formar una capa duradera, resistente al desgaste y a la corrosión. Existe una amplia gama de colores disponibles en el proceso de recubrimiento en polvo.
El granallado consiste en soplar pequeñas perlas de vidrio sobre la superficie de la pieza procesada de forma controlada. El resultado de esta técnica es una superficie lisa con textura mate. En el proceso de granallado, se aplican diferentes materiales, como arena, granate, cáscaras de nuez y perlas metálicas, para limpiar las piezas o prepararlas para el posterior tratamiento superficial.
Si es posible, simplificar el diseño de los productos suele resultar en tiempos de producción más rápidos y menores costos. Esto se debe a que la creación de estructuras y superficies complejas requiere numerosos cortes pequeños, que requieren un mayor tiempo de ejecución que los cortes más simples y grandes en una superficie plana.
Según los consejos, simplificar el diseño y garantizar que integre tamaños consistentes de radios de esquina interior y agujeros puede reducir drásticamente el tiempo de mecanizado. En otras palabras, si es posible, usar el mismo tamaño reducirá el número de reemplazos de herramientas, y cada reemplazo de herramienta implicará tiempo y costos adicionales.
Como se mencionó en la guía anterior, la elección del material puede tener un gran impacto en el tiempo de producción y el costo del mecanizado CNC. De ser posible, se recomienda elegir materiales con buena trabajabilidad, como latón o aluminio. Para aplicaciones que no requieren la dureza y resistencia del metal, el mecanizado CNC de materiales plásticos también puede ayudar a reducir costos, ya que las piezas brutas son más económicas.
Las tolerancias más altas y las paredes más delgadas suelen generar mayores costos en el mecanizado CNC, ya que lograr cortes de mayor precisión requiere tiempo. Si su producto o componente tiene un rango de tolerancia admisible, elija una tolerancia menor para reducir el tiempo y el costo de producción. Lo mismo ocurre con el espesor de pared: si es posible, elija una tolerancia mayor.
El procesamiento de superficies suele ser la etapa final del proceso de mecanizado CNC, lo que también puede afectar el coste de todo el proyecto. Elegir una sola superficie para la pieza o producto puede optimizar los tiempos y los costes. Si se requieren múltiples tratamientos de superficie, también ayuda a reducir el número de tratamientos diferentes necesarios.
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